新疆小拟南芥NAC转录因子ApNAC055的克隆及表达分析

本研究从新疆特色植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)盐胁迫转录组数据结果中,得到1条与拟南芥NAC转录因子ANAC055(Gene Bank登录号为AEE75683.1)序列高度相似的Unigene。根据ORF序列设计引物,利用RT-PCR技术从小拟南芥叶片c DNA中克隆了该基因的coding sequence(CDS),命名为Ap NAC055。生物信息分析结果表明,Ap NAC055蛋白是1个无跨膜区域的亲水性蛋白,N端具有一段No apical meristem(NAM)保守结构域;该蛋白二级结构包含73个α-螺旋和33个β-转角。系统进化分析结果表明,Ap NAC055与芜菁NAC055进化关系较近,属于同一进化分支。实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析结果显示,Ap NAC055在小拟南芥各组织中均有表达,在叶片和果荚中表达量均较高,尤其在果荚中;盐胁迫处理可明显诱导Ap NAC055的表达。本研究表明,Ap NAC055可能在小拟南芥耐盐中起重要作用。     

小拟南芥激素相关基因及GH3.6的克隆与表达

植物激素是植物体内产生的一些微量的、能调节自身生理过程的有机化合物,生长素是一种重要的植物激素,在植物生长发育的过程中起着重要作用。为了探索激素相关基因在短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)逆境适应过程中的作用,本研究基于小拟南芥响应高盐胁迫叶片转录组数据库,首先筛选出2156个激素相关基因,包括生长素、脱落酸、乙烯、水杨酸、茉莉酸、油菜素内酯、细胞分裂素及赤霉素相关的基因,其中生长素和脱落酸相关基因所占比例最多并且多为上调表达。进一步通过分层聚类(H-Cluster),K均值聚类(K-means Cluster)和密度聚类(SOM Cluster)分析持续上调的基因,发现一个编码吲哚乙酸酰胺合成酶的基因GRETCHEN HAGEN 3. 6(GH3. 6)在高盐胁迫过程中明显上调表达。采用RT-PCR克隆小拟南芥Ap GH3. 6基因,其开放阅读框长为1839 bp,编码612个氨基酸。系统进化分析表明,Ap GH3. 6与山"菜(Eutrema salsugineum) GH3. 6进化关系最近,属于同一进化分支。转录组数据分析表明在250 m M Na Cl下,Ap GH3. 6持续上调表达;实时荧光定量PCR分析表明Ap GH3. 6在小拟南芥各个组织中均有表达,但在花中表达量最高;高盐胁迫表达分析表明,随着胁迫时间增加,Ap GH3. 6表达量不断升高。为了进一步研究该基因的功能,构建了植物过量表达载体35S∶Ap GH3. 6并转化农杆菌GV3101。本研究为深入分析激素相关基因在小拟南芥响应盐胁迫中的功能机制奠定了基础。     

CONSTANS-LIKE 7基因对拟南芥开花的调控分析

为研究CONSTANS-LIKE 7(COL7)在调控植物开花方面的功能,以定量PCR,GUS染色等方法,研究光及生物钟对COL7表达的影响,以及COL7对拟南芥开花的影响.实验结果显示:光及生物钟参与调控COL7的表达;过表达COL7在长日照条件下抑制CONSTANS(CO)以及FLOWERING LOCUS T(FT)的表达,进而抑制拟南芥开花;col7突变体不论是在长日照下还是短日照下都没有明显的开花表型,说明COL7在调控拟南芥开化方面可能与其家族基因中的其它成员存在功能冗余.     

小拟南芥转运蛋白基因及NHX2基因的克隆与表达

转运蛋白(transport protein)是膜蛋白的一大类,介导生物膜内外的化学物质及信号的交换。植物体内存在多个与Na~+转运相关的蛋白,其中液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白(Vacuolar Na~+/H~+antiporter,NHX)在离子稳态和提高植物耐盐性方面发挥着重要作用。为了深入了解转运蛋白基因在短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)耐盐方面的作用,本研究首先基于小拟南芥响应高盐胁迫叶片转录组数据筛选出1157个转运蛋白基因,按功能分为Na~+转运蛋白,K~+转运蛋白,Ca~(2+)转运蛋白,ABC转运蛋白以及糖转运蛋白等,其中功能注释为Na~+转运蛋白的基因有24个。K均值(K-means)聚类分析结果显示,1157个转运蛋白基因分布于20个K subcluster,其中在K6、K9、K15子聚类中的基因数量分布较多,分别为172、193、190个。在分布于K6子聚类的Na~+转运蛋白基因中,有一个编码NHX2蛋白的基因经盐胁迫处理后明显上调表达。采用RT-PCR克隆了Ap NHX2基因,Ap NHX2开放阅读框1626 bp,编码541个氨基酸。Ap NHX2蛋白是一个典型的跨膜转运蛋白,具有12个跨膜结构区。系统进化分析表明Ap NHX2与拟南芥At NHX2亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析显示,Ap NHX2基因在小拟南芥各组织中均有表达,但在花中表达量最高。为进一步研究该基因的功能,构建了过量表达载体35S∶Ap NHX2并转化农杆菌GV3101。本研究为进一步阐述转运蛋白基因在小拟南芥响应盐胁迫中的功能机制奠定了基础。     

非生物胁迫处理后拟南芥过氧化氢含量变化的分析

干旱、低温、盐胁迫和重金属污染等非生物胁迫,对植物的生长发育会产生严重的抑制作用.在这些条件下,植物细胞内各种代谢过程会有一定程度的受损或不工作,将会导致活性氧(Reactive oxygen species,ROS)在植物体内过量积累.过氧化氢是植物体内中最稳定形式的活性氧之一,植物体内积累过量的过氧化氢会严重威胁植物细胞的膜系统.在本实验中,选取了野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料,分别进行低温处理、盐处理和干旱处理,并通过对未处理的和非生物胁迫处理的植物中过氧化氢含量变化进行比较分析.实验结果表明,胁迫处理后,拟南芥植物体内的过氧化氢含量不同程度地增加,为深入研究植物对逆境响应的分子机制奠定研究基础.     

拟南芥中参与盐胁迫应答的基因 At1g14260的功能初探

拟南芥中未知基因At1g14260的表达受到多种非生物胁迫的诱导, 特别是在NaCl的诱导下, At1g14260的表达量明显增加. 对T DNA插入突变体at1g14260(salk 118406)的分析表明, 敲除了基因At1g14260的拟南芥相比野生型对盐胁迫更加敏感. 此外, 构建了融合表达载体PBi221 At1g14260 GFP并且成功转入拟南芥原生质体中, 在荧光显微镜下观察到融合蛋白定位于原生质体细胞核中. 因此, At1g14260可能参与了拟南芥中盐胁迫的过程.     

过量表达AtA PX2基因提高水稻抗逆性

拟南芥抗坏血酸过氧化物酶2 (Arabidopsis thaliana ascorbate peroxidase 2,AtAPX2)是APX基因家族成员,在拟南芥逆境胁迫应答中起着重要作用。文章通过AtAPX2基因过表达载体构建、农杆菌介导遗传转化,获得AtAPX2基因水稻过表达植株。对过量表达AtAPX2的转基因水稻阳性植株的分析结果显示,其抗过氧化氢能力提高,对高温、盐胁迫耐受能力显著增强,田间植株秕谷率也明显低于野生型。研究结果表明,拟南芥抗坏血酸过氧化物酶基因AtAPX2在水稻中的过量表达,可通过提高清除活性氧能力而用于增强水稻对多种非生物胁迫逆境的耐受能力。     

棉花腈水解酶基因GhNIT响应非生物胁迫和激素的表达分析

腈水解酶是植物中调控生长素合成色胺(Tryptamine,TAM)途径的关键酶,在生长素的合成及进一步调控植物发育和逆境胁迫响应过程中发挥着重要作用。为了认识腈水解酶在植物生长发育中的功能,本研究在前期获得棉花腈水解酶基因GhNIT的基础上,分析了该基因参与棉花纤维发育的表达特征及组织特异性特征,结果表明:Gh NIT基因在棉花开花后16 d和25 d的纤维组织中及花器官(花瓣和花药)中具有较高的表达。克隆获得该基因1500 bp的启动子序列并进行了顺式作用元件分析,pGhNIT启动子包含典型的核心元件TATA框和CAAT框,此外,还包含TC-rich repeats、MBS等元件,尤其是包含许多响应非生物胁迫和激素的元件如热激、干旱和氧化等胁迫响应元件以及赤霉素(Gibberellic acid,GA)和光响应元件,如Box-4、Box-1、G-box等。pGhNIT启动子元件组成分析结果暗示该基因的表达可能受非生物胁迫和植物激素的诱导。进一步以棉花幼蕾为材料进行干旱、高温、低温、黑暗、氧化胁迫等逆境处理,及赤霉素和生长素处理,分析Gh NIT基因的表达特征,结果表明:GhNIT在4℃处理3 h后被显著诱导表达,且其在黑暗处理16 h再恢复光照后表达量增加;此外,Gh NIT的表达显著受高温、聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)和H2O2诱导;在GA处理2 h和吲哚-3-乙酸(Indole-3-cetic cid,IAA)处理1 h后,GhNIT的表达显著上调。本研究结果可为深入研究腈水解酶参与棉纤维发育及调控植物生长发育的重要功能提供良好参考。     

非生物胁迫下小麦TaGAPCp1基因启动子的功能分析

探究质体形式的GAPCp (Plastidial glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)基因启动子响应干旱、盐和外源ABA等非生物胁迫的机理.首先从中国春小麦中克隆得到TaGAPCp1基因上游1 985 bp的核苷酸序列,经Plant CARE数据库分析表明,该启动子含有众多防御和逆境响应元件(defense and stress-responsive ele-ments,DSREs),激素响应元件(hormone-responsive elements,HREs)和光响应元件(light-responsive ele-ments,LREs).从小麦数据库下载Ta GAPCp亚家族基因启动子序列,序列对比分析表明,该亚家族成员启动子上功能元件种类相近但数量相差较大.构建含TaGAPCp1基因启动子的表达载体,通过农杆菌介导法转化烟草并进行ABA (100μmol·L~(-1))、PEG8000 (20%)、Na Cl (250 mmol·L~(-1))和4℃低温处理,组织化学染色显示TaGAPCp1基因启动子能驱动GUS基因的表达但活性明显低于Ca MV35S,GUS活性分析显示TaGAPCp1基因启动子能响应非生物胁迫.通过农杆菌介导的浸花法转化拟南芥,经潮霉素和羧苄青霉素筛选及叶片PCR检测,最终获得稳定遗传的转基因拟南芥20株,并得知转基因拟南芥中的GUS基因能被干旱胁迫显著诱导表达.     

AtOSAK1在植物氧化胁迫响应中的功能研究

植物类蛋白激酶ABC1家族(Activity of bc1 complex)在植物生长发育及响应非生物胁迫中扮演着重要的作用.该课题组克隆并研究了ABC1家族中一个的基因At OSAK1.半定量RT-PCR检测及启动子驱动GUS报告基因分析的结果显示,At OSAK1基因的表达无组织特异性,且受甲基紫精(MV)的诱导表达.At OSAK1-GFP亚细胞定位显示,At OSAK1蛋白定位在叶绿体中.不同浓度MV处理条件下,过表达At OSAK1植株的种子萌发率和存活率比野生型(Col-0)和突变体osak1高.这些研究表明,At OSAK1基因参与了抗氧化胁迫的响应.     

金发草GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶基因的克隆及功能分析

通过RACE-PCR技术克隆得到金发草GMP基因的cDNA全长序列,命名为PpGMPase(GenBank序列号:KF586841).该基因开放阅读框长度为1086bp,编码361个氨基酸,分子式为C1787H2874N474O509S17;DNA序列由4个外显子和3个内含子组成;该基因与玉米、水稻、猕猴桃、烟草、拟南芥、番木薯等植物GMP基因具有较高的同源性,与二穗短柄草亲缘关系最近.采用荧光定量PCR方法对该基因响应非生物胁迫(盐、干旱和冷胁迫)的表达模式进行分析,结果表明:在高盐、干旱及低温胁迫后GMP基因的表达量都有显著性增加,并且其催化产物抗坏血酸含量也随之增加.     

低温胁迫下交替氧化酶在拟南芥植株幼根生长中的作用

以交替氧化酶(Alternative Oxidase;AOX)基因反义抑制突变体(AS-12)、超表达突变体(XX-2)及野生型(WT)拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株为实验材料,研究了低温胁迫(4℃)对3种基因型拟南芥植株主根的长度、生长速率以及细胞活力的影响.结果显示:在22℃生长条件下,3种植株主根的长度、生长速率及细胞活力均无显著性差异.与在22℃下相比,低温胁迫明显降低了3种植株主根的长度、生长速率和细胞活力;在低温胁迫下,XX-2植株的主根明显长于AS-12和WT,其主根的生长速率和细胞活力也明显高于AS-12和WT.上述结果表明,低温胁迫下拟南芥主根的生长及其细胞活力可能受到了AOX基因的调节.讨论了AOX在低温胁迫条件下对植物幼根生长作用的可能的内在机理.     

非生物胁迫对油菜脯氨酸积累与BnGG2基因表达的影响

测定了非生物胁迫处理后甘蓝型油菜矮化突变体NDF-1及其野生型“3529”游离脯氨酸含量和G蛋白γ亚基基因BnGG2的表达变化.结果表明,从表型上看,突变体比野生型更耐胁迫.NDF-1和“3529”中脯氨酸含量随高温、高盐和干旱胁迫时间递增,但NDF-1中脯氨酸含量低于“3529”.NDF-1和“3529”中BnGG2基因均可被高盐(200 mmol/L NaCl)和干旱(20% PEG 6000)诱导,而被高温(40 ℃)抑制,NDF-1比“3529”反应更迅速明显.低温(4 ℃)胁迫后脯氨酸和BnGG     

小拟南芥双键还原酶基因OpDBR的克隆及表达分析

从小拟南芥,又名无苞芥(Olimarabidopsis pumila,异种名Arabidopsis pumila)幼苗叶片c DNA文库中获得1条与拟南芥烯醛双键还原酶基因At DBR1(Gen Bank登录号为NP_197202.2)高度相似的EST序列,该序列包含1个1041 bp的最大开放阅读框(ORF),推测编码346个氨基酸(Gen Bank登录号为KU845686)。利用RT-PCR技术从小拟南芥叶片的c DNA中克隆了该基因,命名为Op DBR。比对分析结果表明,该基因属于中链还原/脱氢酶(medium chain reductase/dehydrogenases,MDR)超级家族,具有double bond reductase-like保守蛋白结构域;该蛋白的二级结构包含106个α-螺旋和48个β-转角。系统进化树分析结果表明,Op DBR编码产物与预测的亚麻芥烯醛双键还原酶(Gen Bank登录号为XP_010492631.1)遗传关系最为接近,属于同一进化分支。实时荧光定量RT-PCR(q RT-PCR)结果显示,Op DBR在小拟南芥的不同组织中都有表达,茎中表达量最高,根中最低。其在200 mmol/L Na Cl、4℃、100μmol/L ABA、20%PEG-6000处理下的表达结果分析显示,该基因可能在小拟南芥应对逆境胁迫时起着重要作用。     

新疆无苞芥OpNAC083基因的克隆与表达分析

本研究通过对新疆耐逆植物无苞芥幼苗c DNA文库的随机克隆测序分析,获得1条与拟南芥NAC转录因子基因At NAC083高度相似的EST序列(Gen Bank登录号为JZ151841),该序列包含1个723 bp最大开放阅读框(ORF),推测编码240个氨基酸。根据该ORF序列设计引物,利用RT-PCR技术从无苞芥叶片的c DNA中克隆了该基因,命名为Op NAC083。比对分析结果表明在其N端具有一段No apical meristem(NAM)保守结构域;该蛋白的二级结构包含33个α-螺旋和11个β-转角。系统进化树分析结果表明,Op NAC083编码产物与拟南芥At NAC083和琴叶拟南芥ANAC083进化关系较近,属于同一进化分支。实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析基因表达结果显示,Op NAC083在无苞芥的不同组织中都有表达,在叶中表达量最高;高盐胁迫处理2 h、ABA处理6 h明显诱导该基因的表达,但PEG-6000和4℃胁迫却抑制该基因的表达。这表明Op NAC083在无苞芥应对盐和ABA胁迫中可能起着重要作用。     

利用拟南芥鉴定双孢蘑菇Hsp20和Adcs基因的耐温功能

双孢蘑菇2个差异表达基因热休克蛋白基因(Hsp20)和4-氨基-4-脱氧分支酸合成酶基因(Adcs)通过根癌农杆菌(Agrobacterium)介导的花序浸渍法转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),经草铵磷筛选、聚合酶链式反应(PCR)鉴定和蛋白质印迹(Western blot)鉴定表明,Hsp20基因和Adcs基因已整合到拟南芥基因组中并过表达.对转基因植株和野生型对照进行高温胁迫,比较其耐热性差异.结果显示:经过45℃热激1h处理,Hsp20基因转化拟南芥下胚轴恢复生长,部分幼苗存活;Adcs基因转化拟南芥与野生型一样下胚轴未恢复生长,幼苗基本未存活.实验表明,Hsp20基因对蘑菇的耐热性有直接作用,而Adcs基因对蘑菇的耐热性可能无直接作用.     

酵母双杂交系统筛选与AtTR1相互作用的蛋白

AtTR1是拟南芥中发现的与植物高温和高盐等非生物胁迫相关的全新基因.采用GAL4酵母双杂交系统,以AtTR1作为诱饵蛋白,对拟南芥cDNA文库进行筛选,获得了与AtTR1有潜在相互作用的蛋白质PATL6 (Patellin6).进一步采用GST pulldown方法在体外验证了PATL6与AtTR1的相互作用.采用Realtime PCR检测PATL6在NaCl和Mannitol处理后的表达情况,结果显示PATL6的表达受高盐和高渗的诱导,是一个与非生物胁迫应答相关的基因.这些实验结果为进     

甘蓝型油菜CCCH基因BnaA07g26050D的克隆及表达分析

油菜是我国重要的油料作物,它的产量受到各种逆境胁迫的影响.我们之前的研究表明,拟南芥CCCH锌指蛋白At C3H14控制植株生长发育的诸多过程.在本研究中,我们证实甘蓝型油菜CCCH基因Bna A07g26050D(At C3H14的同源基因)响应盐胁迫和干旱胁迫.Bna A07g26050D蛋白C端包含两个串联的CX8CX5CX3H结构域,在酵母中具有转录激活活性,类似于At C3H14.将Bna A07g26050D融合GFP转化拟南芥原生质体,发现其主要定位于细胞质和P-body中.qRT-PCR检测Bna A07g26050D基因的组织表达模式,结果表明该基因主要在上部茎、根和花中大量表达,而在其他组织中表达较低.此外,qRTPCR证实Bna A07g26050D基因在盐胁迫和干旱胁迫下表达量都明显上调,证明该基因可能参与干旱和盐胁迫.我们的研究为利用基因工程技术培育耐盐、旱油菜新品种提供了基因源.     

杉木ClWRKY44基因克隆及其表达特性分析

【目的】以杉木幼叶为试验材料,通过克隆杉木ClWRKY44基因,分析其表达特性,为揭示杉木抗逆生理的分子机制提供理论依据。【方法】采用RT-PCR技术克隆杉木ClWRKY44 基因,对其进行生物信息学分析和亚细胞定位研究,并利用实时荧光定量PCR技术分析其表达情况。【结果】杉木ClWRKY44 基因的开放阅读框(ORF)为1 776 bp,编码591个氨基酸,具有WRKY结构域。系统进化树分析结果显示ClWRKY44 基因与拟南芥(Arabidopsis thaliana)ATWRKY44 的亲缘关系较密切,其在杉木的不同器官(叶、根、茎) 中均有表达,嫩叶中的表达量最高,茎中次之,根中最低。低温胁迫处理6 h,ClWRKY44 基因相对表达量最高,约是对照组的79.8倍。干旱胁迫处理24 h,ClWRKY44 基因在高浓度干旱胁迫处理下的相对表达量最高,约是对照组的46.6倍。【结论】杉木ClWRKY44基因编码的蛋白质序列与拟南芥ATWRKY44的同源性很高,在调控植物逆境胁迫应答过程中可以发挥功能,为杉木幼苗生长发育的适应性提供参考。     

伴矿景天WRKY基因家族鉴定及镉胁迫响应分析

【目的】WRKY转录因子在植物响应非生物胁迫过程中发挥着重要的调控作用,目前超积累植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola) WRKY转录因子的研究较少。进行SpWRKY基因家族的全基因组鉴定及其在镉胁迫下的表达模式分析可为后续SpWRKYs基因克隆和耐镉功能分析提供参考。【方法】对伴矿景天WRKY基因家族进行全基因组鉴定和生物信息学分析,利用转录组数据和qRT-PCR技术检测WRKY基因在镉胁迫下的表达模式并进行转基因拟南芥耐镉性的分析。【结果】伴矿景天基因组中共鉴定出77个SpWRKYs,非均匀地分布在各条染色体上;系统进化树分析发现,伴矿景天WRKY成员被分成3大类群(Ⅰ—Ⅲ),第Ⅱ类群又被分成5个亚群(Ⅱa—e);共线性分析发现,伴矿景天WRKY基因家族和拟南芥(Arabidopsis thaliana)之间存在7个共线基因对,和玉吊钟(Kalanchoe fedtschenkoi)之间存在53个共线基因对;SpWRKYs基因之间存在19个片段复制基因对;启动子序列分析发现,SpWRKYs启动子有多种与激素和逆境响应等相关的顺式调控元件;镉胁迫表达分析发现,7个...